理论教育 故障限流器的研究与发展现状分析

故障限流器的研究与发展现状分析

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对各种FCL的共性要求包括:动作速度快,反应时间小于20ms甚至更短(几毫秒);具有故障时自动触发功能,可将短路电流限制到预期值的一半以下;故障切除后,具有快速自动复位功能,可在几秒之内实现多次动作,以配合线路的重合闸操作;工作可靠性应高于同时运行的断路器等设备。

故障限流器的研究与发展现状分析

20世纪70年代就有人提出了故障电流限制器(Fault Current Limiter,FCL,简称故障限流器)的概念。美国电力科学研究院(Electric Power Research Insti-tute,EPRI)在20世纪90年代初期,成立了一个面向电力系统和电力用户的专门调查组织,针对电力系统短路电流及其抑制方法开展了深入的调查研究,最终的研究报告认为故障限流器的研制势在必行。国际大电网会议也在1996年成立了专门的工作组(CIGRE working group A3.10),开始进行限流器的规范化研究。近年来,世界各国特别是发达国家都投入大量人力与物力研究限流技术,研制具有良好限流性能的新一代限流装置。

从近几十年的发展历程来看,研制的FCL虽然结构形式不同,且种类繁多,但其最基本的工作原理相类似:在电网正常运行时表现为零阻抗或微小阻抗,功耗接近于零,最大不超过输送功率的0.25%;在电网发生短路故障时,迅速呈现高阻抗以限制故障电流。对各种FCL的共性要求包括:动作速度快,反应时间小于20ms甚至更短(几毫秒);具有故障时自动触发功能,可将短路电流限制到预期值的一半以下;故障切除后,具有快速自动复位功能,可在几秒之内实现多次动作,以配合线路的重合闸操作;工作可靠性应高于同时运行的断路器等设备。

由于实现限流的方式千差万别,故障限流技术属于多学科交叉研究领域,故对其进行准确分类十分困难,这里仅给出大致的分类方法。从限流阻抗类型或作用方式上,可将FCL分为阻抗型和非阻抗型。其中,阻抗型又可分为电阻型、电感型和整流型,非阻抗型可分为爆破型(ABB公司的IS-limiter、美国G&W公司的Clip、法国FERRAZ公司的Pyro-breaker、西安铭金科技有限公司的产品等)和自愈合熔丝型(Rehealing fuse)等。从限流材料与设备类型上,可将FCL分为特殊材料型和常规材料型。特殊材料型以超导型为主,美国阿贡实验室、日本东京电力和日新公司以及中国科学院电工研究所从事该项研究较多;此外还有PTC(Positive Temperature Coefficient)聚合材料型,瑞典ABB研究协会在这方面取得了较大进展。常规材料型可分为电力电子型、常规设备型和混合型,或者根据FCL的拓扑连接方式,也可将其分为串联谐振型、并联谐振型、整流型、永磁饱和型和电弧电流转移型等。(www.daowen.com)

近十年来,国内外针对故障限流器开展了大量的研究工作,研制的故障限流器结构拓扑各异,种类繁多,其中占主导地位的是超导型和电力电子型故障限流器。

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